基于钒多氧建筑单元的有机无机杂化材料的合成和性质研究文献综述
2020-05-18 21:18:14
1.1 前言 多金属氧酸盐(polyoxometalates,简写为POMs)化学,简称多酸化学,距今已有近两百年的历史,是无机化学的重要组成部分[1]。
一般不同的多金属氧酸盐,它们在功能、结构、组成以及分子尺寸方面具有多样性[1-4]。
多酸研究早期,根据组成不同分两大类:第一类是由一种含氧酸盐缩合脱水生成的同多酸[MmOy]n- (Isopolyoxometalates);第二类是由两种或两种以上含氧酸盐缩合脱水生成的杂多酸[XxMmOy]n- (x ≤ m) (Heteropolyoxometalates),M通常是Mo、W、V、Nb、Ta等前过渡金属元素,或者是这些金属元素的混合,一般情况下这些元素都处于高氧化态;X为杂原子,目前已知有近70种杂原子,所以多酸种类繁多[5](图1-1),如钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、铌酸盐以及混合型的钼钒酸盐、钼钨酸盐、钨钒酸盐等。
1826年,瑞典化学家Berzelius成功合成了第一个杂多酸#8212;#8212;12-钼磷酸铵(NH4)3PMo12O40#8226;nH2O[6]。
1934年,英国物理学家Keggin通过粉末X-射线衍射测定了H3PW12O40#8226;5H2O的晶体结构,提出了著名的Keggin结构模型[7];1974年人们利用单晶X-射线衍射验证了其正确性。
1953年,Dawson测定了K6[P2W18O62]#8226;14H2O的结构,人们为了纪念他的贡献将这种2:18系列结构称为Dawson结构。
后来人们又陆续确定了Silverton、Lindqvist等经典的结构形式。
目前为止,已经确定了6种经典的多金属氧酸盐结构:Keggin、Wells-Dawson、Anderson、Lindqvist、Waugh和Sliverton[8-9](图1-2)。
图1-2 六种经典的多酸结构多面体示意图 在以后的研究中,随着单晶X-射线衍射仪的普及和光电子能谱(XPS)、电子顺磁共振(EPR)和核磁共振(NMR)等测试手段的进步,人们对多酸的合成和性质的研究有了更好的认识。
1991年,M. T. Pope和A. M#252;ller教授在德国应用化学杂志上发表了题目为”Polyoxometalate Chemistry: An Old Field with New Dimensions in Several Disciplines”的文章,对多酸化学的历史背景、命名、结构类型、电子结构以及潜在应用前景进行了全面的阐述,首次提出”金属-氧簇 (Metal-Oxygen Clusters)”概念,从而更加准确的反映了多酸的本质[10]。